Alp22.ru

Промышленное строительство
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что понимается под шероховатостью поверхности

Что понимается под шероховатостью поверхности

ГЕОМЕТРИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ЕЕ ОПИСАНИЕ

Виды неровностей на поверхностях деталей машин

В процессе изготовления или при эксплуатации деталей машин на их поверхности формируются неровности, которые определяют топографию поверхности.

Принято различать четыре вида отклонений от правильной геометрической формы поверхности: макроотклонения, волнистость, шероховатость и субшероховатость. Схематически отклонения формы, волнистость и шероховатость показаны на рис. 1.

К макроотклонениям относятся единичные, неповторяющиеся отклонения формы от номинальной (идеализированно правильной) геометрии (выпуклость, вогнутость, конусность и т.п.).

Волнистость представляет собой совокупность периодических, регулярно повторяющихся, близких по размерам выступов и впадин, расстояние между которыми значительно больше, чем у неровностей, образующих шероховатость поверхности. Расстояние между вершинами волн (шаг волн) находится в пределах 0,8. 10 мм, а высота варьируется в пределах 0,03. 500 мкм. Форма волн близка к синусоидальной.

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность микронеровностей с относительно малым шагом, образующих рельеф поверхности. Шаг микронеровностей меняется в пределах от 2 до 800 мкм, а их высота от 0,01 до 400 мкм.

Рис. 1. Схема геометрии поверхности твердого тела.

На выступах, образующих шероховатость, имеются еще более мелкие неровности – субмикрошероховатости (пока не нормирована). Субмикрошероховатость играет существенную роль в протекании контактных процессов и в настоящее время интенсивно исследуется. Электронно-микроскопические исследования поверхностей показывают, что субмикрошероховатость образуется неровностями, имеющими высоту 2. 20 нм.

Неровности на реальных поверхностях твердого тела различаются масштабом и играют различную роль в процессах контактного взаимодействия. На рис. 2 представлена классификация изменений высот неровностей H и расстояний между ними S, соответствующих различным видам отклонений от правильной геометрической формы.

Рис. 2. Классификация неровностей на поверхностях твердых тел.

Форма и размеры неровностей на поверхности детали зависят от способа обработки поверхности, механических свойств материала и колебаний в системе станок — приспособление — инструмент — деталь. Шероховатость в значительной мере определяется структурой обрабатываемого материала и его напряженным состоянием. Волнистость образуется, главным образом, вследствие колебаний, возникающих в процессе обработки. Макроотклонения являются следствием погрешностей, вызванных неточностью изготовления станка и инструмента, а также упругими деформациями, возникающими под влиянием переменной силы резания.

В процессе трения и износа деталей машин микрогеометрия поверхностей (волнистость, шероховатость) претерпевает значительные изменения. При этом наибольшие изменения испытывает более мягкая из сопрягаемых поверхностей. Ее шероховатость приближается к шероховатости твердого контртела до тех пор, пока не достигнет некоторого оптимального значения, характерного для данного режима трения. Изменение шероховатости поверхности происходит при трении и изнашивании вследствие процессов пластического оттеснения, усталостного разрушения и, в некоторых случаях, микрорезания и глубинного вырывания. Поскольку шероховатость поверхности оказывает существенное влияние на все процессы, протекающие в области контакта взаимодействующих тел, включая их деформирование, трение и изнашивание, большое внимание в трибологии уделяется разработке методов измерения шероховатости и способов количественного описания топографии поверхности.

Характеристики микрогеометрии поверхности

Для оценки микрогеометрии поверхности пользуются ее профилем, представляющим собой сечение поверхности плоскостью, перпендикулярной к этой поверхности и ориентированной в некотором заданном направлении. Запись профиля поверхности называется профилограммой. Профилограмму, записанную в направлении, перпендикулярном к следам обработки (или следам результата изнашивания), называют поперечной, а в направлении следов обработки — продольной. Параметры шероховатости поверхности определяют в результате обработки участка профилограммы на определенной базовой длине l (рис. 3), используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения её параметров. Обычно l = 0,25 или 0,80 мм. При измерении параметров профиля за линию отсчета принимают среднюю линию M1M2, имеющую форму номинального профиля, которую проводят так, чтобы в пределах базовой длины среднеквадратичное отклонение профиля от этой линии было минимальным. Параллельно средней линии в пределах базовой длины проводят линию выступов профиля А1А2 через высшую точку профиля и линию впадин профиля В1В2 через низшую точку профиля. Шероховатость поверхности, измеренную в направлении главного движения при резании, называют продольной, а в направлении подачи — поперечной шероховатостью.

Рис. 3. Участок профилограммы с обозначением параметров шероховатости поверхности: A1A2 — линия выступов; В1B2 — линия впадин; M1М2 — средняя линия; Smi — шаг записанной профилограммы; Rmax — расстояние между линией выступов A1A2 и линией впадин В1B2; Rp — наибольшая высота выступа.

В трибологических расчетах наиболее широко используют следующие показатели, полученные путем обработки профилограмм: параметр Ra шероховатости поверхности — среднее арифметическое отклонение профиля от средней линии М1М2, обычно Ra = 0,02-0,10 мкм; Rz — средняя высота неровностей профиля по десяти точкам (средняя по пяти наибольшим пикам и средняя по пяти наибольшим впадинам). Обычно Rz = 0,025-3,25 мкм. Rmax — параметр шероховатости поверхности, представляющий собой расстояние между линией выступов А1А2 и линией впадин В1В2 профиля в пределах базовой длины. Величина Rmaх зависит от метода и режима механической обработки. Так, при точении поверхностей стальных деталей эта величина составляет от 4,7 до 37 мкм, при внутреннем шлифовании — от 2,4 до 18 мкм, при доводке — от 0,15 до 1,2 мкм.

Важной характеристикой, применяемой при расчете контактного взаимодействия, является опорная кривая профиля рабочей поверхности, которая характеризует распределение материала по высоте шероховатого слоя (рис. 4а). Для ее построения профилограмму разбивают на ряд горизонтальных уровней шириной а, параллельных средней линии (рис. 4б). Затем суммируют участки, ограничивающие ширину выступов Δli, т.е. определяют величину ΣΔl на каждом из уровней р. Обычно опорную кривую строят в относительных величинах, т.е. по оси абсцисс откладывают значения относительной опорной кривой на уровне р, а по оси ординат — отношение сближения а и Rmax:

Читайте так же:
Клещи для точечной контактной сварки

(1)

(2)

Рис. 4. Схема построения кривой опорной поверхности: а — кривая опорной поверхности; б — профилограмма.

В процессе трения взаимодействуют наружные слои материала, вследствие чего анализируют только начальную часть опорной кривой. Ее аппроксимируют степенной функцией Крагельского—Демкина:

(3)

где b и v — параметры аппроксимации функции, описывающей начальную часть опорной кривой профиля поверхности.

Эти параметры в зависимости от вида обработки составляют: v = 1,7-3,0; b = 1-10. Для поверхностей деталей, обычно применяемых в машиностроении, v = 2, b = 2.

Площадь под кривой несущей поверхности выражает площадь сечения материала профиля, а над кривой — площадь сечения пустот профиля.

На рис. 5 представлены кривые опорной поверхности при различной обработке.

Рис. 5. Профильные кривые (а) и кривые опорной поверхности (б) для различных поверхностей: 1 — идеальной; 2 — мерительной плитки; 3 — после лапингования; 4 — после шлифования; 5 — после фрезерования; 6 — после тонкого растачивания; 7 — после сверления.

Профилограммы обработанной поверхности, как правило, имеют пилообразную форму; это является результатом того, что вертикальное увеличение во много раз больше горизонтального (например, 40000 и 400 соответственно). В действительности профиль поверхности выглядит иначе (Рис.6). Отдельные неровности имеют пологую форму. Угол между плоскостью основания выступа профиля и касательной к его боковой поверхности составляет при доводке 1-3°, при шлифовании 10° и при точении 20°. Самые гладкие металлические поверхности имеют неровности высотой порядка 100 межатомных расстояний.

Рис. 6. Профилограмма стальной поверхности после шлифования: а – вертикальное увеличение 40000, горизонтальное 400; б – действительный профиль поверхности при одинаковом вертикальном и горизонтальном увеличении.

ШЕРОХОВАТОСТЬ И ВОЛНИСТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ШЕРОХОВАТОСТЬ И ВОЛНИСТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Реальная поверхность, ограничивающая деталь, в отличие от номинальной – геометрически правильной и «гладкой» – имеет сложный профиль, характеризующийся микро- и макрогеометрией. К микрогеометрии реальной поверхности относят шероховатость. Волнистость занимает промежуточное положение между макрогеометрией и микрогеометрией, поскольку высотные параметры близки к шероховатости, а шаговые – к макрогеометрии.

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины. Базовую длину стандарт определяет как длину базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия имеет идеальную геометрическую форму, соответствующую номинальному профилю рассматриваемой поверхности. Она может быть прямой, дугой окружности, или иметь иную форму, которая определяется нормальным сечением номинальной поверхности плоскостью.

Шероховатость поверхности описывают характеристиками и параметрами микронеровностей профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью, направленной по нормали к ней. В случае, когда к реальной поверхности может быть проведено множество нормальных секущих плоскостей, выбирают сечение, имеющее максимальные параметры шероховатости, если направление измерения шероховатости не оговорено специально. Так к номинально плоской поверхности секущие плоскости могут быть проведены в любом нормальном направлении, а к номинально цилиндрической – либо через ось, либо перпендикулярно к ней.

Параметры шероховатости оценивают с использованием системы координат, одной из осей которой является средняя линия профиля m (рис.1).

Средней линией профиля m называется базовая линия, имеющая форму номинального профиля поверхности и делящая действительный профиль так, что в пределах базовой длины сумма квадратов расстояний y1…yi точек профиля до этой линии минимальна. На профилограмме, представляющей реальный профиль, средняя линия профиля проходит таким образом, что площади между контуром профиля и линией m, расположенные выше и ниже средней линии в пределах длины l, должны быть равны между собой.

Числовые значения базовой длины l по ГОСТ 2789-73 выбирают из ряда значений, мм: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25. Выбор базовой длины приходится увязывать со значениями параметров шероховатости оцениваемого профиля. Недостаточная длина не обеспечит представительности оценки параметров, а слишком большая – приведет к искажению оценки параметров из-за влияния макрогеометрии.

Характеристики и параметры шероховатости поверхностей устанавливает ГОСТ 2789-73, требования которого распространяются на поверхности изделий независимо от их материала и способа изготовления (исключение составляют ворсистые, пористые и аналогичные поверхности). При определении параметров шероховатости местные дефекты поверхности (раковины, трещины, вмятины, царапины и т.д.) из рассмотрения исключаются.

Стандарт устанавливает для количественной оценки шероховатости шесть параметров: три высотных (Ra, Rz, Rmax), два шаговых (Sm, S) и параметр tр, характеризующий относительную опорную длину профиля.

Рис. 1. Профиль поверхности (к определению параметров шероховатости)

Наибольшая высота неровностей профиля (Rmax) определяется расстоянием между линией выступов профиля и линией его впадин в пределах базовой длины:

Rmax = yрmax + yvmax,

где yрmax – высота наибольшего выступа профиля;

yvmax – глубина наибольшей впадины профиля.

Линия выступов профиля – линия, эквидистантная его средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Линия впадин профиля строится аналогично, но проходит через самую низко расположенную точку профиля.

Среднее арифметическое отклонение профиля (Ra) определяется как среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

Читайте так же:
Лазерный диод из dvd

,

или, более строго,

где l – базовая длина, на которой оценивается значение параметров шероховатости;

n – число выбранных точек профиля на базовой длине.

Числовые значения Ra по ГОСТ 2789-73 приведены в табл. 1. Жирным шрифтом выделены предпочтительные значения.

Перевод шероховатости rz в ra по гост

выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % от
Ртах.
8. Числовые значения базовой длины / выбирают из ряда:0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Схема шероховатости поверхности

и ее элементы показаны на рис. 1, где l — базовая длина; m

средняя линия профиля;
Sm —
средний шаг неровностей профиля; S — средний шаг местных выступов профиля;
H imax —
отклонения пяти наибольших максимумов профиля;
H-imin
отклонения пяти наибольших минимумов профиля; h imax — расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль;h imin — расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до этой же линии;
Rmax —
наибольшая высота профиля;
у —
отклонения профиля от линии
m, tp —
относительная опорная длина профиля;
p —
уровень сечения профиля; bi- — длина отрезков, отсекаемых на заданном уровне
р.
Рис.1 Схема шероховатости поверхности и ее элементы

2. Типы направлений неровностей

Типы направлений неровностейСхематическое изображениеУсловное обозначение на чертежеПояснение
ПараллельноеПараллельно линии, ображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой останавливаются требования
ПерпендикулярноеПерпендикулярно к линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования
ПерекрещивающеесяПерекрещивание в двух направлениях наклонно к линии., изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования
ПроизвольноеРазличные направления по отношению к линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования.
КругообразноеПриблизительно кругобразно по отношению к центру поверхности, к шероховатости которой устанавливаются требования
РадиальноеПриблизительно радиально по отношению к центру поверхности, к шероховатости которой устанавливаются требования
3. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra, мкм
10010,01,000,1000,010
808,00,800,0800,008
636,30,630,063
505,00,500,050
404,00,400,040
323,20,320,032
252,50,250,025
202,00,200,020
16,01,600,1600,016
12,51,250,1250,012
Примечание: Предпочтительные значения параметров подчеркнуты
4. Высота неровностей профиля по 10 точкам Rz и наибольшая высота неровностей профиля Rmax, мкм
100010010,01,000,100
800808,00,800,080
630636,30,630,063
500505,00,500,050
400404,00,400,040
320323,20,320,032
25025,02,50,250,025
20020,02,00,20
160016016,01,600,160
125012512,51,250,125
Примечание: Предпочтительные значения параметров подчеркнуты
Средний шаг неровностей профиля Sm и средний шаг местных выступов S, мм
10,01,000,1000,010
8,00,800,0800,008
6,30,630,0630,006
5,00,500,0500,005
4,00,400,0400,004
3,20,320,0320,003
2,50,250,0250,002
2,00,200,020
1,600,1600,0160
12,51,250,1250,0125
Соотношение значений параметра
и базовой длины /
Ra, мкмl, мкм
До 0,0250,08
Св. 0,025 до 0,40,25
» 0,4 » 3,20,8
» 3,2 » 12,52,5
» 12,5 » 1008,0
Соотношение значений параметра Rz
и базовой длины /
Rz=Rmax, мкмl, мм
До 0,100,08
Св. 0,1 до 1,60,25
» 1,6 » 12,50,8
» 12,5 » 502,5
» 50 » 4008,0
Рис 2. Структура обозначения шероховатости поверхности

Обозначения шероховатости поверхностей и правила нанесении их на чертежах изделий

устанавливает
ГОСТ 2.309-73,
который полностью соответствует ИСО 1302-78. Обозначения шероховатости проставляют на всех поверхностях изделия, выполняемых по чертежу, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на рис 2. При наличии в обозначении шероховатости только значения параметра (параметров) применяют знак без полки. В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак по рис. 3, а. В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, травлением и т.п. применяют знак по рис. 3, б.

В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, например, литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т.п., а также поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу, применяют знак по рис. 3,
в.
Значение параметра шероховатости указывают в обозначении шероховатости: для параметра Rа —

без символа, например 0,4; для остальных параметров — после соответствующего символа, например
Rmax
6,3;
Sm
0,63; t50 70; S0,032;
Rz
32.

(В примере t50 70 указана относительная опорная длина профиля tр =

70
%
при уровне сечения профиля
р
= 50
%).
При указании диапазона значений параметра шероховатости поверхности в обозначении шероховатости приводят пределы значений параметра, размещая их в две строки, например:

0,8 ; Rz 0,10 ; Rmax 0,80 ;

t50 70 0,4 0,05 0,32 50 и т.п.

В верхней строке приводят значение параметра, соответствующее более грубой шероховатости. При указании номинального значения параметра шероховатости поверхности в обозначении приводят это значение с предельными отклонениями по ГОСТ 2789 — 73, например:

Rz 80 -10%; Sm 0,63+ 20% ; t50 70 ± 40% и т.п.

Базовую длину в обозначении шероховатости поверхности не указывают, если требования к шероховатости нормируют указанием параметров Rа,

Rz, и определение параметров должно производиться в пределах базовой длины, соответствующей значению параметров в табл. 6, 7. Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в случаях, когда он является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности (рис. 4). Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа по примеру, указанному на рис. 5.

Рис. 8. Обозначение шероховатости поверхности зубьев детали без указания их профиля

Рис. 10. Обозначение шероховатости контура детали

Рис. 11. Обозначение одинаковой шероховатой поверхности сложной конфигурации

Рис. 9. Обозначение шероховатости поверхности профиля резьбы

В упрощенном обозначении используют знак Ö и строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений и, как правило, без пропусков. При указании номинального значения параметра шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке (рис. 6): параметр высоты неровностей профиля; параметр шага неровностей профиля; относительная опорная длина профиля.

Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках, то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначений шероховатости (рис. 7, а).

Через заштрихованную зону линию границы между участками не проводят (рис. 7,
б).
Обозначение шероховатости рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес, эвольвент-ных шлицев и т.п., если на чертеже не приведен их профиль, условно наносят на линии делительной поверхности (рис. 8,
а, б, в);
для глобоидных червяков и сопряженных с ним колес — на линии расчетной окружности. Обозначение шероховатости поверхности профиля резьбы наносят по общим правилам при изображении профиля (рис. 9,
а)
или условно на выносной линии для указания размера резьбы (рис. 9,
б, в , е),
на размерной линии или на ее продолжении (рис. 9, г). Если шероховатость поверхностей, образующих контур, должна быть одинаковой, обозначение шероховатости наносят один раз в соответствии с рис. 10,
а, б.
В обозначении одинаковой шероховатости поверхностей, плавно переходящих одна в другую, знак О не приводят (рис. 10, в). Обозначение одинаковой шероховатости поверхности сложной конфигурации допускается приводить в технических требованиях чертежа со ссылкой на буквенное обозначение поверхности, например:

Шероховатость поверхности А — Rz10

При этом буквенное обозначение поверхности наносят на полке линии-выноски, проведенной от утолщенной штрихпунктирной линии (рис. 11), которой обводят поверхность на расстоянии 0,8 … 1 мм от линии контура.

Что такое шероховатость

Любые типы поверхностей, какие бы они не были ровными на первый взгляд, имеют в своей структуре череду подъемов и впадин. На вид это близко к форме горных массивов. Высоту этих «гор» и характеризует шероховатость.

Шероховатость представляет собой совокупность неровностей поверхности.

Параметры, средства измерения и обозначение шероховатости в конструкторской документации полностью стандартизированы. Они описываются тремя государственными стандартами: ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82 и ГОСТ 2.309-73.

Понятие о допуске и квалитете

Понять физический смысл допуска без введения термина «размер» затруднительно. Размер — это физическая величина, характеризующая расстояние между двумя точками, лежащими на одной поверхности. В метрологии существуют следующие его разновидности:

  • Действительный размер получается непосредственным измерением детали: линейкой, штангенциркулем и прочим мерительным инструментом.
  • Номинальный размер показан непосредственно на чертеже. Он является идеальным с точки зрения точности, так что получение его в реальности является невозможным в силу наличия определенной погрешности оборудования.
  • Отклонение — это разность между номинальным и действительным размерами.
  • Нижнее предельное отклонение показывает разницу между наименьшим и номинальным размером.
  • Верхнее предельное отклонение указывает разницу между наибольшим и номинальным размерами.

Для наглядности рассмотрим эти параметры на примере. Представим, имеется вал диаметром 14 мм. Технически определено, что он не потеряет своей работоспособности при точности его изготовления от 15 до 13 мм. В конструкторской документации это обозначается 〖∅14〗_(-1)^(+1).

Диаметр 14 является номинальным размером, «+1» – верхним предельным отклонением, а «-1» – нижним предельным отклонением. Тогда вычитание из верхнего предельного отклонения нижнего даст нам значение допуска вала. То есть в нашем случае он составит +1- (-1) = 2.

Все размеры допусков стандартизированы и объединены в группы – квалитеты. Иными словами, квалитет показывает точность изготовляемой детали. Всего существует 19 таких групп или классов. Схема их обозначения представлена определенной последовательностью чисел: 01, 00, 1, 2, 3. 17. Чем точнее размер, тем меньший квалитет он имеет.

Черчение

Home Машиностроение Основы взаимозаменяемости Шероховатость (микрогеометрия) поверхности машиностроительных деталей

Шероховатость (микрогеометрия) поверхности машиностроительных деталей

Общие сведения. На любой обработанной поверхности при сильном увеличении хорошо заметны следы режущих кромок инструментов и зерен шлифованных кругов в виде близко расположенных друг к другу впадин и гребешков продольных 2 и поперечных 1 (рис. 123, I). Совокупность всех микронеровностей, образующих рельеф поверхности детали, называется шероховатостью.

Величина шероховатости или микронеровностей, определяемая высотой гребешков и глубиной впадин, оказывает весьма сущест­венное влияние на эксплуатаци­онные характеристики деталей — трение, износоустойчивость, прочность, антикоррозионную стойкость и т. д. Чем больше высо­та неровностей, тем сильнее сцеп­ление между гребешками, а пото­му при относительном перемеще­нии поверхностей следует затра­тить некоторую силу, чтобы пре­одолеть это сцепление, т. е. тре­ние, что ведет к уменьшению КПД машины. Соприкосновение дета­лей происходит по вершинам вы­ступов микронеровностей (см. рис. 123, II), образующим так на­зываемую контактную поверх­ность. Контактная поверхность обычно всегда меньше реальной, т. е. общей поверхности детали. Даже после тонкой шлифовки со­единяемых деталей контактная поверхность в 2. 3 раза меньше номинальной. При обычной же чистовой обработке резцом дейст­вительная площадь касания со­ставляет менее 20% реальной.

В зависимости от назначения и условий работы деталей машин допус­кают различную шероховатость их поверхности. И на одной и той же де­тали шероховатости ее различных поверхностей могут очень сильно отли­чаться друг от друга.

Почему же нельзя все поверхности деталей делать с минимально воз­можной шероховатостью? Объясняется это тем, что такая обработка по­верхности требует значительных затрат труда. Правильное назначение кон­структором шероховатости поверхности, соответствующей условиям рабо­ты детали, имеет огромное значение в машиностроении.

Требования к шероховатости поверхности. Согласно ГОСТ 2789-73 требования к шероховатости поверхности должны быть обоснованными и устанавливаться, исходя из функционального назначения поверхности. Ес­ли требований к шероховатости поверхностей не установлено, то она не под­лежит контролю.

Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться пу­тем указания числового значения параметра (параметров) и значений базо­вой длины, на которой происходит определение параметра. Шероховатость поверхности оценивается количественно или качественно. Количественная оценка состоит в определений высоты шероховатости по одному из ниже указанных параметров при помощи приборов. Качественная оценка шеро­ховатости заключается в сравнении ее с образцами.

Понятие о параметрах шероховатости поверхности. Стандарт ГОСТ 2789-73 предусматривает шесть параметров.

Ra — среднее арифметическое отклонение профиля;

Rz— высота неровностей профиля по десяти точкам;

Rmax — наибольшая высота профиля.

S — средний шаг неровностей профиля по вершинам;

Sm — средний шаг неровностей профиля по средней линии: tp — относительная опорная длина профиля.

Все определения параметров приведены в справочном приложении к ГОСТ 2789-73. Остановимся теперь подробнее на двух основных параметрах по ГОСТ 2789-73, обозначаемых символами Rа и Rz. Среднее арифметическое от­клонение профиля Ra определяется как среднее значение расстояний отдель­ных точек профиля Y1, Y2 . Yn до средней линии гребешков ОХ (рис. 124).

где: n — число точек;

Y1 . Yn — расстояние отдельных точек профиля до средней линии ОХ Высоту неровностей профиля по десяти точкам Rz определяют как сред­нее значение между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин профиля:

где: H1 . Н10 — перпендикуляры из точек выступов (высших и низших) параллельно линии ОХ. Стандарт ГОСТ 2789-73 устанавливает предельные значения величин Ra и Rz, обозначаемые на чертежах числовой величиной шероховатости в микрометрах (мкм). Пять высших точек выступов и пять низших точек впадин (см. рис. 124) берут в пределах базовой длины l — дли­ны участка поверхности, принятого для измерения шероховатости.

Базовой называется длина участка поверхности, характеризующая ше­роховатость поверхности и используемая для количественного определения ее параметров.

Предельные значения величин Rа и Rz, обозначаемые на чертежах чис­ловой величиной шероховатости в микрометрах, установлены ГОСТ 2789- 73. Этим же стандартом подразделение шероховатости на классы проведено по двум параметрам Ra и Rz, но каждый класс определен только по одному из этих параметров и базовой длине. Такое уточнение класса шероховатос­ти сделано для однозначности контроля.

Обозначение требований к шероховатости поверхностей в соответствии с ГОСТ 2789-73 и правила нанесения их в технической документации определены ГОСТ 2.309-73.

При установлении требований к шероховатости поверхностей из эксплу­атационных соображений следует учитывать возможность обеспечения их в процессе изготовления изделия.

7.4. Метрологический контроль шероховатости поверхности. При мет­рологическом контроле шероховатости поверхностей обычно решают две задачи: 1 — определяют принадлежность контролируемой поверхности к назначенному классу шероховатости, 2 — определяют годность поверхнос­ти детали в отношении требований к шероховатости поверхности, если класс шероховатости поверхности не грубее указанного в технической до­кументации.

Приборы, используемые для определения шероховатости по Rа или Rz, разделяются на две группы: контактные (профилографы и профилометры) и бесконтактные (оптические).

Работа профилографов основана на фотозаписи луча света, очерчиваю­щего в увеличенном виде профиль неровности проверяемой поверхности при скольжении по ней алмазной иглы.

На рис. 125 представлена схема наиболее широко применяющегося в практике оптико-механического профилографа. Алмазная игла 1, скользящая по проверяемой поверхности, связана с зеркалом 2, на которое падает от лампы луч света, проходящий через диафрагму 8 и линзу 6. Колебания алмазной иглы, скользящей по шероховатой поверхности, изменяют на­правление отраженного от зеркала луча света, и он через систему зеркал 3 . 5 попадает на вращающийся барабан 7 со светочувствительной бумагой. После проявления на бумаге остается след отраженного зеркалами луча све­та, который прочертил в увеличенном масштабе (фотозапись луча) микро­профиль шероховатой поверхности — профилограмму. Профилограмма очень важна в оценке износостойкости поверхности детали.

Шероховатость поверхности образуется в направлении главного движе­ния — движения резания вдоль обработочных рисок (продольная шерохо­ватость) и в направлении поперечной подачи (поперечная шероховатость). Форма, размер и расположение неровностей зависят от способа обработки. Меняя способ обработки, можно изменять характер и расположение неров­ностей. Оценка класса шероховатости поверхности детали производится из­мерением ее в направлении наибольшего значения, т. е. поперечной шеро­ховатости, которая обычно в 2 . 3 раза превышает продольную шерохова­тость.

Числовые значения параметров шероховатости Rа и Rz в таблице классов ГОСТ 2789-78 заданы в виде диапазонов. Классы 1 . 5, 13 и 14 определены через параметр классы 6 . 12 — через параметр Rа. Такое разделение произведено с учетом возможностей измерения этих параметров существую­щими измерительными средствами. Так профилометры служат для непо­средственного измерения параметра Rа в пределах 6 . 12 классов, а профилографы и оптические приборы одновременного преобразования профиля (микроинтерферометры, приборы светового сечения, растровые микроско­пы) позволяют измерить параметр Rz с наибольшей трудоемкостью.

Это обеспечивает однозначность понятия «класс шероховатости» и кон­троля шероховатости в соответствии с требованиями технической докумен­тации.

7.5. Выбор шероховатости для поверхностей деталей. Характер и вели­чина шероховатости поверхности детали зависят от вида ее механической обработки. При выполнении чертежей деталей в процессе деталирования сборочного чертежа и при выполнении эскизов деталей с натуры приходит­ся решать вопросы, связанные с назначением (выбором) шероховатости по­верхностей.

В любом соединении есть соприкасающиеся поверхности двух или не­скольких деталей. По тому, насколько плотно или свободно это касание, можно судить о подвижности деталей, входящих в соединение. Характер соединения позволяет назначить шероховатость поверхностей детали.

По назначению и взаимодействию поверхности деталей разделяют на две основные группы: 1 — сопрягаемые поверхности — поверхности соприкос­новения и взаимодействия двух или нескольких деталей в соединении; 2 — свободные поверхности — поверхности, которые с поверхностями других деталей не взаимодействуют.

Количество сопрягаемых поверхностей определяет степень подвижности или плотности сборки деталей. Количество свободных поверхностей опре­деляет степень простоты изготовления деталей.

Назначение числовых значений параметров шероховатости сопрягае­мых поверхностей зависит от необходимой точности соединений, от требо­ваний к внешнему виду и эксплуатационных свойств (уменьшение трения, удобство и безопасность обслуживания машины и пр.).

Прямой связи между точностью изготовления и шероховатостью не су­ществует, так как всегда можно предъявить высокие требования к шерохо­ватости поверхности при весьма неточном изготовлении ее. Однако, чем меньше поле допуска, тем более высокие требования предъявляются к ше­роховатости поверхности. Это позволяет ориентировочно выбирать мини­мально необходимую шероховатость поверхности детали в зависимости от допуска с помощью диаграммы (рис. 126).

Наибольший диаметр ступенчатого валика, приведенного на том же чер­теже в качестве примера, обозначен ?52_0 019. По таблице полей допусков валов ГОСТ 25347-82 (см. табл. 12) в колонке h6 определяем предельные от­клонения для вала диаметром 0 52 мм. Они составляют 19 мкм. Следова­тельно, допуск равен 19 мкм. Теперь, пользуясь диаграммой, находим па­раметр шероховатости поверхности.

Как видно из диаграммы, допуску 19 мкм должна соответствовать шеро­ховатость поверхности параметра Rа в диапазоне 0,63 . 1,25 мкм.

Примечание. Заштрихованное между двумя кривыми линиями поле ог­раничивает пределы достигаемой шероховатости поверхности при одной и той же точности изготовления.

Аналогично можно установить шероховатости и для размера ?30-0 013.

Шероховатость поверхности

Simbol de baza - rugozitate.png

Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет его важнейшие эксплуатационные свойства. Прежде всего износостойкость от истирания, прочность, плотность (герметичность) соединений, химическая стойкость, внешний вид. В зависимости от условий работы поверхности назначается параметр шероховатости при проектировании деталей машин, также существует связь между предельным отклонением размера и шероховатостью. Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала, например, абразивами. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются.

Содержание

Параметры шероховатости [ править | править код ]

Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала. Для широкого класса поверхностей горизонтальный шаг неровностей находится в пределах от 1 до 1000 мкм, а высота — от 0,01 до 10 мкм. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются, и образуется эксплуатационная шероховатость. Эксплуатационная шероховатость, воспроизводимая при стационарных условиях трения, называется равновесной шероховатостью.

  • Высотные параметры:
    • Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины;
      • Rz — сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины;
        • Rmax — наибольшая высота профиля;
        • Sm — средний шаг неровностей;
        • S — средний шаг местных выступов профиля;
        • tp — относительная опорная длина профиля, где p — значения уровня сечений профиля из ряда 10; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 %.

        Ra, Rz и Rmax определяются на базовой длине l, которая может принимать значения из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

        Параметр Ra является предпочтительным.

        Способы измерения [ править | править код ]

        ISO 8503 определяет требования по определению компараторов профиля, который предназначен для визуального и тактильного сравнения стальных поверхностей, очищенных абразивоструйным способом. Компараторы профиля поверхности используются на строительных площадках для оценки шероховатости поверхности перед нанесением красок и других подобных продуктов или перед другими видами защиты поверхности [1] .

        голоса
        Рейтинг статьи
        Ссылка на основную публикацию
        Adblock
        detector